(57)【要約】 【課題】  貫通電極を構成する導電プラグと半導体基板とを絶縁する絶縁膜が、簡便かつ高歩留で絶縁性を確保できる厚さに形成される半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置２０は、表面２１ａに形成される表面絶縁膜２２と、表面絶縁膜２２上に形成される表面電極２３と、半導体基板２１の表面２１ａから裏面２１ｂに向けて貫通する貫通孔２５と、貫通孔２５の内壁を被覆する内壁絶縁膜２６と、貫通孔２５の内部に形成されて表面電極２３と電気的に接続される導電プラグ２７とを有し、表面絶縁膜２２には表面絶縁膜開口部が形成され、半導体基板２１の主面側２１ａに形成される貫通孔２５の開口部が、表面絶縁膜２２の開口部の直下に位置し、表面絶縁膜２２開口部の径が、貫通孔２５の開口部の径よりも小さく、貫通孔２５側に臨む表面絶縁膜２２の表面が、内壁絶縁膜２６によって覆われている。【選択図】      図１
2006269968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２表面のうちの一方の表面である第１面上に素子が形成される半導体基板と、
第１面上に形成される第１絶縁膜と
第１絶縁膜上に形成される表面電極と、
表面電極と素子とを接続する配線部材と、
半導体基板の第１面から第１面の反対側の面である第２面に向けて貫通して形成される貫通孔と、
貫通孔の内壁を被覆するように形成される内壁絶縁膜と、
貫通孔の内部に形成されて表面電極と電気的に接続される導電プラグと、
半導体基板の第２面上に形成される第２絶縁膜とを有する半導体装置であって、
第１絶縁膜には第１絶縁膜開口部が形成され、
半導体基板の第１面側に形成される貫通孔の開口部である貫通孔開口部が、第１絶縁膜開口部の直下に位置し、
第１絶縁膜開口部の径が、貫通孔開口部の径よりも小さく、
貫通孔側に臨む第１絶縁膜の表面が、内壁絶縁膜によって覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１絶縁膜が、
シリコンの酸化物またはシリコンの窒化物から成ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
第１絶縁膜開口部は、表面電極の直下に形成され、
表面電極には、貫通孔開口部の径よりも小さい径を有する表面電極開口部が形成され、
表面電極開口部が、第１絶縁膜開口部の上に位置することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
内壁絶縁膜が、
表面電極の表面の一部を覆うことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板の対向する２表面のうちの一方の表面であって素子が形成される第１面上に第１絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜上に開口部を有する表面電極および表面電極と素子とを電気的に接続する配線部材を形成する工程と、
素子、表面電極および配線部材が形成される半導体基板の第１面上に、表面電極の開口部に対応する位置に開口部を有するようにレジストパターンを形成する工程と、
第１絶縁膜に第１絶縁膜開口部を形成する工程と、
第１絶縁膜開口部の直下に開口部を有し、第１絶縁膜開口部の径よりも開口部の径が大きくなるように非貫通孔を半導体基板に形成する工程と、
内部空間を大気圧よりも低い圧力に保持する容器内に半導体基板を載置し、載置される半導体基板の第１面側から絶縁材料を印刷し、非貫通孔の開口部を絶縁材料によってキャップ状に塞ぐ工程と、
容器の内部空間の圧力を、非貫通孔の開口部を絶縁材料によってキャップ状に塞ぐ工程のときよりも高くし、非貫通孔の開口部をキャップ状に塞ぐ絶縁材料を非貫通孔の内部に吸引して非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程と、
非貫通孔の内壁に塗布された絶縁材料を硬化させる工程と、
絶縁材料によって被覆された非貫通孔の内部に導電材料を充填する工程と、
半導体基板の第１面の反対側の表面である第２面から半導体基板を後退させて、絶縁材料および導電材料を露出させる工程と、
半導体基板の第２面上に第２絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
レジストパターンを形成する工程と、第１絶縁膜開口部を形成する工程とにおいて、
レジストパターンに形成されるレジスト開口部が、第１絶縁膜開口部よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
第１絶縁膜開口部を形成する工程において、第１絶縁膜開口部がレジストパターンと表面電極とをマスクとして形成され、
非貫通孔を半導体基板に形成する工程において、非貫通孔がレジストパターンと表面電極とをマスクとして形成されることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、第１絶縁膜の一部と第１絶縁膜開口部とが露出するような大きさに形成され、
非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、第１絶縁膜と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満であることを特徴とする請求項５〜７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、表面電極の一部と表面電極の開口部とが露出するような大きさに形成され、
非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、表面電極と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満であることを特徴とする請求項５〜７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの携帯情報機器に代表される電子機器は、小形化および軽量化が要求されており、この要求に伴って、電子機器に搭載される半導体装置も小形化および高密度化が図られている。半導体装置を小形化および高密度化するために、複数の半導体装置を積層した積層型半導体モジュール構造が提案されている。
【０００３】
図１０は、積層型半導体モジュール１の主要な構造を例示する断面図である。積層型半導体モジュール１は、複数の半導体装置２ａ，２ｂ，２ｃが積み重ねられ、相互にバンプ電極３によって接続されている。貫通電極を構成する導電プラグ４は、内壁絶縁膜５によって半導体基板６ａ，６ｂ，６ｃと絶縁されており、半導体基板６ａ，６ｂ，６ｃの一方の面に形成される表面電極７、および他方の面に形成される裏面配線８とに接続している。
【０００４】
このような積層型半導体モジュール１を構成する半導体装置２ａ，２ｂ，２ｃを製造するためのプロセスとして、以下のような方法が提案されている。まず、半導体基板の半導体素子が形成される側の面である第１面（以後、主面と呼ぶことがある）に、半導体基板を貫通しない非貫通孔を形成し、該非貫通孔の内壁（厳密には非貫通孔に臨む半導体基板の内壁）に絶縁膜を形成する。次に、非貫通孔に導電ペーストを充填し、非貫通孔内部に導体を形成する。その後、半導体基板の主面の反対側の面である第２面を機械研削などにより後退させ、導体を半導体基板裏面側で外方に露出させるという方法である。
【０００５】
上記のプロセスにおける非貫通孔に絶縁膜を形成する方法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着法）によりシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を成膜する方法（特許文献１参照）、またポリイミドなどの樹脂を非貫通孔に充填した後、非貫通孔の中央部分の樹脂をレーザなどのドライエッチングによって除去する方法（特許文献２参照）などが提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるＣＶＤによる絶縁膜形成方法は、成膜速度が遅いという問題がある。また特許文献２に開示される非貫通孔に樹脂を充填した後で非貫通孔の中央部分の樹脂を除去する方法は、レーザを用いる場合、非貫通孔の数だけレーザ照射を行う必要があり、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching； 反応性イオンエッチング）を用いる場合、樹脂材料に対して選択比の大きい銅または白金などの金属でエッチングマスクを形成する必要がある。これらの先行技術に開示される方法は、全てコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
このような課題を解決するため、導電プラグを形成するべき半導体基板の孔の内壁に樹脂材料を塗布して絶縁膜を形成することが提案されている（たとえば特許文献３参照）。
【０００８】
図１１は、樹脂材料を非貫通孔の内壁に塗布して絶縁膜を形成する方法の一例を説明する図である。半導体基板６には、主面に半導体素子（不図示）が形成され、主面の表面上に設けられる表面絶縁膜１１および表面電極１２を貫通し、半導体基板６を貫通しない非貫通孔１３が形成される。表面絶縁膜１１および表面電極１２が設けられた半導体基板６は、非貫通孔１３の部分を除いてレジストパターン１４で覆われる。このレジストパターン１４は、非貫通孔１３を形成するに際してマスクとして用いられたものである。
【０００９】
図１１（ａ）では、非貫通孔１３が形成された半導体基板６をチャンバ内に入れ、チャンバ内を大気圧よりも減圧した状態で、印刷マスクを用いて樹脂材料１５を印刷し、非貫通孔１３の開口部を、塗布された樹脂材料１５によってキャップ状に塞ぐ。図１１（ｂ）では、チャンバ内の圧力を大気圧に戻す。非貫通孔１３の内部が大気圧よりも低い圧力であり、樹脂材料１５を介した非貫通孔１３の外部が大気圧であることによる圧力差を利用し、樹脂材料１５を非貫通孔１３の内部に吸引させる。図１１（ｃ）では、樹脂材料１５が非貫通孔１３内に吸引された結果、非貫通孔１３の内壁が樹脂材料１５で覆われる。この状態で樹脂材料１５を加熱し硬化させることによって、非貫通孔１３の内壁が樹脂材料１５によって被覆される。
【００１０】
図１１に示す絶縁膜の形成方法には、以下のような問題がある。図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、従来技術の絶縁膜の形成方法における問題点を説明する図である。
【００１１】
図１２（ａ）では、樹脂材料１５を非貫通孔１３の内部に引込む際、非貫通孔１３の開口部近傍に付着した樹脂材料１５が薄くなり、矢符Ｘで示す部分において非貫通孔１３の内壁が露出することがある。このように非貫通孔１３の内壁が露出すると、後の工程で非貫通孔１３に導体を充填して形成する導電プラグ４が、半導体基板６に対して絶縁されず電気的に接続されて、リーク電流が流れてしまうという問題がある。
【００１２】
図１２（ｂ）は、非貫通孔１３の内部に塗布した後の樹脂材料１５を加熱して硬化させる際、樹脂材料１５の粘度が変化して、樹脂材料１５の表面形状が変化することによって、矢符Ｙで示す部分に、非貫通孔１３の底部と開口部との中間部分で樹脂材料１５が薄くなり、非貫通孔１３の内壁が露出することがある。この場合も、後の工程で非貫通孔１３に導体を充填して形成する導電プラグ４が、半導体基板６に対して絶縁されず電気的に接続されて、リーク電流が生じるという問題がある。
【００１３】
【特許文献１】特許第３５３７４４７号公報
【特許文献２】特許第２８４７８９０号公報
【特許文献３】特開２００２−５０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、貫通電極を構成する導電プラグと半導体基板とを絶縁する絶縁膜が、簡便かつ高歩留で絶縁性を確保できる厚さに形成される半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、対向する２表面のうちの一方の表面である第１面上に素子が形成される半導体基板と、
第１面上に形成される第１絶縁膜と
第１絶縁膜上に形成される表面電極と、
表面電極と素子とを接続する配線部材と、
半導体基板の第１面から第１面の反対側の面である第２面に向けて貫通して形成される貫通孔と、
貫通孔の内壁を被覆するように形成される内壁絶縁膜と、
貫通孔の内部に形成されて表面電極と電気的に接続される導電プラグと、
半導体基板の第２面上に形成される第２絶縁膜とを有する半導体装置であって、
第１絶縁膜には第１絶縁膜開口部が形成され、
半導体基板の第１面側に形成される貫通孔の開口部である貫通孔開口部が、第１絶縁膜開口部の直下に位置し、
第１絶縁膜開口部の径が、貫通孔開口部の径よりも小さく、
貫通孔側に臨む第１絶縁膜の表面が、内壁絶縁膜によって覆われていることを特徴とする半導体装置である。
【００１６】
また本発明は、第１絶縁膜が、シリコンの酸化物またはシリコンの窒化物から成ることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、第１絶縁膜開口部は、表面電極の直下に形成され、
表面電極には、貫通孔開口部の径よりも小さい径を有する表面電極開口部が形成され、
表面電極開口部が、第１絶縁膜開口部の上に位置することを特徴とする。
また本発明は、内壁絶縁膜が、表面電極の表面の一部を覆うことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、半導体基板の対向する２表面のうちの一方の表面であって素子が形成される第１面上に第１絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜上に開口部を有する表面電極および表面電極と素子とを電気的に接続する配線部材を形成する工程と、
素子、表面電極および配線部材が形成される半導体基板の第１面上に、表面電極の開口部に対応する位置に開口部を有するようにレジストパターンを形成する工程と、
第１絶縁膜に第１絶縁膜開口部を形成する工程と、
第１絶縁膜開口部の直下に開口部を有し、第１絶縁膜開口部の径よりも開口部の径が大きくなるように非貫通孔を半導体基板に形成する工程と、
内部空間を大気圧よりも低い圧力に保持する容器内に半導体基板を載置し、載置される半導体基板の第１面側から絶縁材料を印刷し、非貫通孔の開口部を絶縁材料によってキャップ状に塞ぐ工程と、
容器の内部空間の圧力を、非貫通孔の開口部を絶縁材料によってキャップ状に塞ぐ工程のときよりも高くし、非貫通孔の開口部をキャップ状に塞ぐ絶縁材料を非貫通孔の内部に吸引して非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程と、
非貫通孔の内壁に塗布された絶縁材料を硬化させる工程と、
絶縁材料によって被覆された非貫通孔の内部に導電材料を充填する工程と、
半導体基板の第１面の反対側の表面である第２面から半導体基板を後退させて、絶縁材料および導電材料を露出させる工程と、
半導体基板の第２面上に第２絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１９】
また本発明は、レジストパターンを形成する工程と、第１絶縁膜開口部を形成する工程とにおいて、レジストパターンに形成されるレジスト開口部が、第１絶縁膜開口部よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、第１絶縁膜開口部を形成する工程において、第１絶縁膜開口部がレジストパターンと表面電極とをマスクとして形成され、
非貫通孔を半導体基板に形成する工程において、非貫通孔がレジストパターンと表面電極とをマスクとして形成されることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、第１絶縁膜の一部と第１絶縁膜開口部とが露出するような大きさに形成され、
非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、第１絶縁膜と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満であることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、表面電極の一部と表面電極の開口部とが露出するような大きさに形成され、
非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、表面電極と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体基板上に形成される第１絶縁膜に第１絶縁膜開口部が形成され、第１絶縁膜開口部の直下に貫通孔の開口部が形成される。第１絶縁膜開口部の径は、半導体基板の第１面側に臨む貫通孔開口部の径よりも小さく、かつ、貫通孔側に臨む第１絶縁膜の表面は内壁絶縁膜によって覆われる。したがって、貫通孔の開口部近傍の内壁に形成される内壁絶縁膜の厚さは、第１絶縁膜の貫通孔に庇状に迫り出した部分の幅にほぼ等しくなるので、貫通孔の開口部のエッジ近傍において内壁絶縁膜が薄くなることを防止し、半導体基板と導電プラグとの間の耐電圧性、絶縁性を確保することができる。望ましくは、第１絶縁膜開口部の中心が、半導体基板に形成される貫通孔の開口部の中心と略同位置に形成される。このことによって、貫通孔の開口部近傍における内壁絶縁膜の厚さを、貫通孔の開口部の径と第１絶縁膜開口部の径との差の半分の値にほぼ一致するように制御することができる。
【００２４】
また本発明によれば、第１絶縁膜がシリコンの酸化物またはシリコンの窒化物であることによって、従来の半導体装置の製造工程によって、第１絶縁膜を形成できる。
【００２５】
また本発明によれば、第１絶縁膜開口部が表面電極の直下に形成され、表面電極には貫通孔の開口部の径よりも小さい径の表面電極開口部が、第１絶縁膜開口部の上に位置して形成されるので、貫通孔の開口部の上に形成されている第１絶縁膜の強度を、表面電極によって高めることができる。望ましくは、第１絶縁膜開口部と表面電極開口部とを略同一形状とすることによって、第１絶縁膜開口部を形成する際、表面電極に表面電極開口部を形成する際に用いるパターニング用マスクを用いて第１絶縁膜開口部を形成することが可能になる。また、表面電極開口部が形成された表面電極をマスクにして、第１絶縁膜開口部を形成することもできる。
【００２６】
また本発明によれば、内壁絶縁膜が表面電極の表面の一部を覆うので、貫通孔の第１面側の開口部近傍に形成される内壁絶縁膜の厚みを厚くすることができる。
【００２７】
また本発明によれば、第１絶縁膜開口部の下に、第１絶縁膜開口部の径よりも開口部の径が大きい非貫通孔を形成した半導体基板を、大気圧よりも低い圧力に保った容器内に載置し、非貫通孔の開口部をキャップ状に塞ぐように絶縁材料を印刷し、その後容器内の圧力を印刷時よりも高めて絶縁材料を非貫通孔の内部に吸引する。このことによって、非貫通孔の内壁および第１絶縁膜の非貫通孔に臨む側の表面に塗布される絶縁材料は、非貫通孔の内壁と第１絶縁膜とによって挟まれる領域に濡れ拡がるので、非貫通孔の開口部近傍の内壁には、第１絶縁膜が非貫通孔を臨んで庇状に迫り出した部分の幅にほぼ等しい厚さで絶縁材料を塗布することができ、非貫通孔の開口部のエッジ部で絶縁材料が薄くなることおよび途切れてしまうことが防止される。また、非貫通孔の開口部に絶縁材料を供給する際における絶縁材料の厚さを厚くすることによって、非貫通孔の内壁全体に塗布される絶縁材料を厚くすることができる。さらに、第１絶縁膜開口部の径と非貫通孔の開口部の径との差によって、非貫通孔の内壁に塗布される絶縁材料の厚さを制御できるので、導電プラグと半導体基板との間における耐電圧性および絶縁性を確保することが可能になる。
【００２８】
また本発明によれば、レジストパターンに形成されるレジスト開口部が、第１絶縁膜開口部よりも大きくなるように構成される。このことによって、レジストパターンのレジスト開口部と第１絶縁膜とが形成する段差部に絶縁材料を厚く印刷できるので、キャップ状に非貫通孔を塞ぐ絶縁材料の厚みを増すことができ、絶縁材料を非貫通孔の内部に吸引する際、キャップ状に形成した絶縁材料が破れにくく、絶縁材料を塗布する工程における歩留を向上することができる。
【００２９】
また本発明によれば、第１絶縁膜開口部を形成する工程では、レジストパターンと表面電極とをマスクとして第１絶縁膜開口部が形成され、非貫通孔を半導体基板に形成する工程では、レジストパターンと表面電極とをマスクとして非貫通孔が形成される。このことによって、第１絶縁膜開口部の形成、また非貫通孔の形成に際して、たとえばレジストパターンのように該開口部および孔形成のためだけのマスクを設ける必要がないので、工程を削減できるとともに、レジスト等の消耗材料を節約することができる。
【００３０】
また本発明によれば、レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、第１絶縁膜の一部と第１絶縁膜開口部とが露出するような大きさに形成され、非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、第１絶縁膜と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満である。
【００３１】
このことによって、大気圧よりも低い圧力に減圧された容器内で、非貫通孔の開口部とその周囲に絶縁材料を印刷するとき、レジストパターンと絶縁材料との濡れ性の悪さを利用して、非貫通孔の開口部を閉塞する絶縁材料のキャップを厚く形成することができる。また、絶縁材料のキャップを形成した後、容器の内部圧力を絶縁材料の印刷時よりも高くして非貫通孔の内部に絶縁材料を吸引する際、絶縁材料とレジストパターンとの濡れ性が悪いので、レジストパターン上の絶縁材料のほとんどが非貫通孔側に引寄せられる。また、絶縁材料と第１絶縁膜との濡れ性が良いので、絶縁材料によって形成されるキャップは、破れることなく非貫通孔の内部にまで充分に吸引され、第１絶縁膜の表面と、非貫通孔の内壁と、第１絶縁膜の非貫通孔に臨む側の表面とに、絶縁材料を充分に塗布することができる。したがって、低コストで高い歩留を有するプロセスによって、貫通電極を有する半導体装置、該装置を組合わせた積層型半導体モジュールを実現することができる。
【００３２】
また本発明によれば、レジストパターンを形成する工程において、レジストパターンのレジスト開口部の内部に、表面電極の一部と表面電極の開口部とが露出するような大きさに形成され、非貫通孔の内壁と第１絶縁膜の非貫通孔側に臨む表面とに絶縁材料を塗布する工程において、レジストパターンと未硬化の状態にある絶縁材料との接触角が５０°以上９０°未満であり、表面電極と未硬化の状態にある樹脂との接触角が５０°未満である。
【００３３】
このことによって、大気圧よりも低い圧力に減圧された容器内で、非貫通孔の開口部とその周囲に絶縁材料を印刷するとき、レジストパターンと絶縁材料との濡れ性の悪さを利用して、非貫通孔の開口部を閉塞する絶縁材料のキャップを厚く形成することができる。また、絶縁材料のキャップを形成した後、容器の内部圧力を絶縁材料の印刷時よりも高くして非貫通孔の内部に絶縁材料を吸引する際、絶縁材料とレジストパターンとの濡れ性が悪いので、レジストパターン上の絶縁材料のほとんどが非貫通孔側に引き寄せられる。また、絶縁材料と表面電極との濡れ性が良いので、絶縁材料によって形成されるキャップは、破れることなく非貫通孔の内部にまで充分に吸引され、第１絶縁膜の表面と、非貫通孔の内壁と、第１絶縁膜の非貫通孔に臨む側の表面とに、絶縁材料を充分に塗布することができる。したがって、低コストで高い歩留を有するプロセスによって、貫通電極を有する半導体装置、該装置を組合わせた積層型半導体モジュールを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の実施の第１形態である半導体装置２０の基礎的部分の構成を示す断面図である。半導体装置２０は、対向する２表面のうちの一方の表面である第１面２１ａ（以後、主面と呼ぶことがある）上に不図示の素子が形成される半導体基板２１と、主面２１ａ上に形成される第１絶縁膜２２と、第１絶縁膜２２上に形成される表面電極２３と、表面電極２３と素子とを接続する不図示の配線部材と、半導体基板２１の主面２１ａから主面２１ａの反対側の面である第２面２１ｂ（以後、裏面と呼ぶことがある）に向けて貫通して形成される貫通孔２５と、貫通孔２５の内壁を被覆するように形成される内壁絶縁膜２６と、貫通孔２５の内部に形成されて表面電極２３と電気的に接続される導電プラグ２７と、半導体基板２１の裏面２１ｂ上に形成される第２絶縁膜２８と、裏面２１ｂ上で導電プラグ２７に接続されて形成される裏面配線２９と、裏面２１ｂ側に設けられる外部接続端子３０とを含む構成である。
【００３５】
半導体基板２１は、たとえば単結晶ケイ素であり、その面方位は特に限定されるものではない。この半導体基板２１の主面２１ａには図示しない半導体素子が作りこまれ、半導体回路が形成されている。この半導体基板２１の形態は、一般には、デバイスチップ複数個から成る半導体ウエハであるけれども、特に限定されることなく、半導体ウエハを個片化したチップ形態であってもよい。ここでは、両者を特に区別することなく、半導体基板２１と称することにする。
【００３６】
第１絶縁膜２２（以後、表面絶縁膜２２と呼ぶ）は、たとえば二酸化ケイ素などのシリコンの酸化物または窒化ケイ素などのシリコンの窒化物によって構成され、半導体基板２１および半導体基板２１に形成される半導体回路と、表面電極２３とを絶縁するために設けられる。表面絶縁膜２２は、表面電極２３の端部および表面電極２３に繋がる不図示の配線部上を保護するようにして形成されている場合もあるが、説明および図示を省略する。
【００３７】
表面電極２３は、半導体回路と外部装置との接続端子として設けられる。表面電極２３は、単層膜または多層膜のいずれであっても良い。ただし、単層である場合には該層が、また多層である場合には少なくとも１つの層が、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｆｅ、ＩｎおよびＮｉからなる群より選択される１または２以上の元素を含有する合金層であることが好ましく、特にＡｌを含む合金層であることが好ましい。Ａｌを含む合金層は、電気伝導性に優れるとともに比較的簡単にスパッタ成膜することができ、また後述するように、単結晶ケイ素のドライエッチングで用いるラジカルによってエッチングされないので、表面電極２  ３を構成する層として最も望ましい。
【００３８】
貫通孔２５の内壁を被覆する内壁絶縁膜２６は、詳細を後述するがたとえば樹脂などの絶縁材料が塗布され、さらに硬化されて形成される。導電プラグ２７は、たとえば銀（Ａｇ）粒子を含有するペーストなどが充填されて形成される。この内壁絶縁膜２６と導電プラグ２７とが貫通電極３８を構成する。貫通電極３８の導電プラグ２７は、キャップ金属層２４を介して表面電極２３と電気的に接続される。
【００３９】
第２絶縁膜２８（以後、裏面絶縁膜２８と呼ぶ）は、たとえば樹脂などであっても良く、また表面絶縁膜２２と同一のシリコン酸化物またはシリコン窒化物によって構成されても良い。裏面配線２９は、Ｃｕを電解めっきして形成される。
【００４０】
外部接続端子３０は、外部装置との電気的接続を行うためのたとえばバンプ電極であり、略球状を有する金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）またははんだなどから成る。
【００４１】
以下、本発明の実施態様である半導体装置２０の製造方法を説明する。図２は、半導体基板２１に表面絶縁膜２２と表面電極２３とが形成されている状態を示す図である。図２（ａ）は半導体基板２１の断面図であり、図２（ｂ）は半導体基板２１を素子が形成された面側から見た上面図である。
【００４２】
図２（ａ）では、まず半導体基板２１の主面２１ａ上に表面絶縁膜２２を、たとえばスパッタリングなどによって形成する。次に、表面絶縁膜２２の上に開口部２３ａ（以後、表面電極開口部２３ａと呼ぶ）を有する表面電極２３および表面電極２３と素子とを電気的に接続する不図示の配線部材を形成する。表面電極２３を形成する際、メタル膜をパターニングすることによって表面電極開口部２３ａを表面電極２３と同時に形成することができる。表面電極２３の構成について例示すると、表面絶縁膜２２の側から外方へ向かって、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＡｌＣｕ合金、ＴｉＮの４層多層膜を有する。このような表面電極２３の大きさは、たとえば一辺が１１５μｍの正方形である。なお表面電極２３を構成する合金層としては、Ａｌを含む合金層以外にも、たとえばＣｒ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｎｉなどを含む合金層であってもよく、これらの合金層はＡｌを含む合金層と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図３は、半導体基板２１にレジストパターン３１を形成した状態を示す図である。図３（ａ）はレジストパターン３１形成直後の状態を示している。表面絶縁膜２２および表面電極２３が形成された半導体基板２１に、フォトレジスト液を塗布して露光現像を行い、ハードベークを行うことによって、表面電極開口部２３ａに対応する位置にレジスト開口部３１ａを有するレジストパターン３１を得る。レジストパターン３１を形成するためのフォトレジスト液には、一般的なポジ型レジストを用いることができ、ポジ型レジストとしてはたとえばノボラック・ジアゾナフトキノン系のものが挙げられる。フォトレジスト液は、半導体基板２１にスピンコート法を用いて塗布される。スピンコート法で塗布されて形成されるレジストパターン３１は、たとえば８μｍ程度の厚みを有する。レジスト開口部３１ａは、たとえば直径９５μｍの円形に形成される。
【００４４】
図３（ｂ）は、表面絶縁膜開口部２２ａを形成した状態を示す。レジストパターン３１を形成後、表面絶縁膜２２を除去して表面絶縁膜開口部２２ａを形成し、半導体基板２１を露出させる。表面絶縁膜２２の除去は、レジストパターン３１と表面電極２３とをマスクとして、ドライエッチングまたはウエットエッチングなど公知の手法で実現することができる。たとえばフッ酸緩衝溶液を用いたウエットエッチングなどが好適に用いられる。表面絶縁膜２２の除去によって、レジスト開口部３１ａをとおして半導体基板２１が露出される。
【００４５】
次に半導体基板２１に非貫通孔３２を形成する工程が行われる。図３（ｃ）は、半導体基板２１に非貫通孔３２を形成した状態を示す。非貫通孔３２は、表面絶縁膜開口部２２ａの直下に開口部３２ａを有し、表面絶縁膜開口部２２ａの径Ｒ１よりも、開口部３２ａの径Ｒ３が大きくなるように半導体基板２１に形成される。
【００４６】
半導体基板２１に対する非貫通孔３２の形成は、反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法で行うことができる。反応性イオンエッチングに用いるエッチングガスとしては、フッ化物を含むガスを用いることが好ましい。フッ化物を含むガスとしては、たとえば六フッ化硫黄（分子式：ＳＦ６）と酸素（分子式：Ｏ２）との混合ガスが好適に用いられる。このとき、ドライエッチングプロセスにおいて、わずかにサイドエッチングが生じるように電圧やガス流量の条件を選択することによって、表面絶縁膜開口部２２ａの径Ｒ１よりも、非貫通孔開口部３２ａの径Ｒ３を大きくすることができる。
【００４７】
半導体基板２１に形成される非貫通孔３２の深さＤｅを例示すると、たとえば１６０μｍである。このとき、非貫通孔３２の開口部３２ａの径Ｒ３は８５μｍである。しかしながら、表面電極２３の表層はＡｌを含む合金層であるため、ＳＦ６を含んだガスを用いたドライエッチングによって侵されることがなく、その表面電極開口部２３ａは径７５μｍの円形のままであった。同様に表面絶縁膜２２についても、表面絶縁膜開口部２２ａの径Ｒ１は７５μｍであった。したがって、本実施態様について例示すれば、表面絶縁膜開口部２２ａの径Ｒ１（＝７５μｍ）よりも、非貫通孔開口部３２ａの径Ｒ３（＝８５μｍ）が大きいという関係が満足される。
【００４８】
またドライエッチング実行後のレジスト開口部３１ａの径Ｒ２は９５μｍであった。表面電極開口部２３ａの径Ｒ１が７５μｍ、非貫通孔３２の開口部３２ａの径Ｒ３が８５μｍであるので、非貫通孔３２の開口部３２ａに迫り出した表面電極２２および表面絶縁膜２３の幅Ａは、５μｍ［＝（８５−７５）／２］となる。また、レジスト開口部３１ａから円環状に露出する表面電極２３の幅Ｂは、１０μｍ［＝（９５−７５）／２］となる。
【００４９】
上記の各開口部同士の径の関係に続いて、半導体基板２１の厚さ方向における各開口部の位置関係について説明すると、表面電極開口部２３ａの直下に表面絶縁膜開口部２２ａが位置し、さらに表面絶縁膜開口部２２ａの下に非貫通孔３２の開口部３２ａが位置する。
【００５０】
図４は、印刷工程の概要を説明する図である。印刷工程では、まず内部空間を大気圧よりも低い圧力に保持する不図示の容器（以後、チャンバと称する）内に半導体基板２１を載置し、載置される半導体基板２１の第１面（表面）２１ａ側から絶縁材料３３を印刷し、非貫通孔３２の開口部３２ａを絶縁材料３３によってキャップ状に塞ぐ。
【００５１】
以下非貫通孔３２の開口部３２ａを絶縁材料３３によってキャップ状に塞ぐ工程を詳細に説明する。不図示のチャンバ内に設けられる印刷用ステージ上に半導体基板２１を固定し、非貫通孔３２の中心が、印刷マスク３４のマスク開口部３４ａの中心と略一致するように、印刷マスク３４と印刷用ステージとの位置を調整する。印刷マスク３４は、たとえば厚さ６０μｍのステンレス鋼製であり、テープとスクリーンとを介して、ステンレス鋼の版枠に取り付けられた構造であるため、弾性変形が可能である。印刷マスク３４のマスク開口部３４ａは、印刷マスク３４を厚さ方向に貫通して円錐台形状に形成され、半導体基板２１を臨む側の直径が８５μｍ、その反対側の直径が７５μｍである。
【００５２】
なお、印刷マスクは、上記のようなステンレス鋼からなるメタルマスクに限定されることなく、スクリーンマスクであっても良い。
【００５３】
次に、印刷マスク３４と半導体基板２１上のレジストパターン３１とが接触せず、１００〜２００μｍのクリアランスが得られるように、印刷用ステージの高さを調整する。絶縁材料３３の印刷はチャンバ内で行われ、このときのチャンバ内の圧力は、大気圧（約１００ｋＰａ）よりも低い１．０ｋＰａ以上、５．０ｋＰａ以下であることが好ましい。この圧力の範囲限定理由については後述する。
【００５４】
印刷には絶縁材料３３としてペースト状の樹脂が用いられる。樹脂３３は、たとえば芳香族アミン系硬化剤または酸無水物硬化剤を添加したビスフェノールＡ型樹脂などのエポキシ系樹脂であり、平均粒径が約５μｍの二酸化ケイ素がフィラとして含まれる。
【００５５】
樹脂３３は、スキージ３５を用いて、印刷マスク３４上に供給される。このとき、スキージ３５による押圧力を利用して印刷マスク３４が半導体基板２１に向かって下降されるので、印刷マスク３４が半導体基板２１上のレジストパターン３１に接触し、図４（ａ）に示すように、非貫通孔３２の開口部３２ａとその周囲に樹脂３３が印刷される。
【００５６】
印刷マスク３４は、前述のように弾性変形することができるので、スキージ３５が通過すると、印刷マスク３４が、上昇して半導体基板２１から離反する。樹脂３３の印刷が終了すると、印刷用ステージを下降させる。このとき、樹脂３３は、図４（ｂ）に示すように、表面張力の作用によって非貫通孔３２の開口部３２ａに残留し、開口部３２ａをキャップ状に閉塞する。
【００５７】
上記のように、樹脂３３による印刷工程は、レジストパターン３１に非貫通孔３２の開口部３２ａの径Ｒ３よりも大きい径Ｒ２を有して形成されるレジスト開口部３１ａをとおして、非貫通孔３２の開口部３２ａ、および非貫通孔３２の開口部３２ａの外縁に位置する表面電極２３が外方に露出した状態、すなわち本実施態様では、表面電極２３が１０μｍの幅を有する円環状の領域Ｂを露出させた状態で、表面電極露出部を孔版印刷によって樹脂３３でキャップ状に塞ぐように行われる。
【００５８】
このとき、レジストパターン３１と樹脂３３との関係、また表面電極２３と樹脂３３との関係が、以下の関係を満足するように、それぞれが選択される。レジストパターン３１と未硬化状態にある樹脂３３との接触角が、表面電極２３と未硬化状態にある樹脂３３との接触角よりも大きくなるように、好ましくはレジストパターン３１と未硬化の状態にある樹脂３３との接触角が５０°以上９０°未満であり、かつ表面電極２３と未硬化の状態にある樹脂３３との接触角が５０°未満であるように選択される。このことは、レジストパターン３１に対して樹脂３３が濡れにくく、表面電極２３に対して樹脂３３が濡れやすいことを意味する。
【００５９】
本実施態様において用いたレジストパターン３１および表面電極２３（ＡｌＣｕ合金層）と、未硬化状態の樹脂３３との接触角を測定した結果を、表１に例示する。表１には、半導体基板２１と未硬化状態の樹脂３３との接触角についても例示する。表１に例示する接触角は、レジストパターン３１、表面電極２３および半導体基板２１を構成する材料をそれぞれ平板状に形成した試片に対して、非貫通孔３２を形成するドライエッチングプロセスを想定したＳＦ６ガスを用いたプラズマ処理を行った後、大気圧中、室温下（２５℃）で、該試片の表面に対して予め定める量の未硬化の樹脂を滴下し、側面から樹脂の形状を観察して測定したデータである。
【００６０】
表１に示すような物性を持つ材料を、レジストパターン３１、表面電極２３、半導体基板２１および樹脂３３としてそれぞれ選択することによって、非貫通孔３２の開口部３２ａとその周辺に印刷される樹脂３３は、非貫通孔３１の内壁および表面電極２３には濡れ広がりやすく、レジストパターン３１上には濡れ広がりにくくなるので、非貫通孔３２の開口部３２ａを中心に厚いキャップを形成することが可能になる。
【００６１】
【表１】
2006269968.tif 000003
【００６２】
なお、表１に示す各対象物と未硬化の樹脂３３との接触角を、確実に発現させるために、非貫通孔３２を形成するドライエッチングの後、ドライエッチング中に発生した反応生成物を除去するクリーニング工程を設けることが望ましい。このとき、クリーニング工程として、Ｏ２ガスを用いたプラズマ処理を行うと、樹脂３３に対するワークの表面全体の濡れ性を向上させ、逆にＳＦ６ガスを用いたプラズマ処理を用いると、樹脂３３に対するワークの表面全体の濡れ性が悪くなった。したがって、クリーニング工程にはＳＦ６ガスを用いたＲＩＥを行った。表面電極２３と樹脂３３との濡れ性の良さを生かすため、Ａｒガスを用いたプラズマ処理を行っても良い。
【００６３】
次に、印刷工程実行時におけるチャンバ内の圧力範囲限定理由について説明する。チャンバ内の圧力を０．５ｋＰａ〜１０．０ｋＰａまで変化させて印刷した樹脂３３を、チャンバ内圧力を大気圧に戻して非貫通孔３２内へ吸引し、さらに硬化させた後の状態を調べた結果を表２に示す。
【００６４】
チャンバ内の圧力を０．５ｋＰａにして樹脂３３を印刷すると、チャンバ内の圧力を大気圧に戻して樹脂３３を非貫通孔３２の内部に吸引させる際、樹脂３３に含まれるフィラはレジストパターン３１上に残らないけれども、エポキシ成分はレジストパターン３１上に残るので、後の工程でレジストパターン３１を剥離することができなかった。チャンバ内の圧力を１０．０ｋＰａにして樹脂３３を印刷すると、樹脂３３を硬化させて形成した絶縁膜と非貫通孔３２の底部との間に高さが５〜１０μｍの空間が残存し、後の工程で導電ペーストを充填する空隙の容積が不足した。印刷時のチャンバ内の圧力を１．０ｋＰａ〜５．０ｋＰａに設定した場合、後工程におけるレジストパターン３１剥離の不具合および導電ペースト充填容積不足の問題が全く生じなかった。このことから、樹脂３３の印刷工程におけるチャンバ内の圧力は、１．０〜５．０ｋＰａが望ましい。
【００６５】
【表２】
2006269968.tif 000004
【００６６】
次に、チャンバの内部空間の圧力を、非貫通孔３２の開口部３２ａを樹脂３３によってキャップ状に塞ぐ工程のときよりも高くし、非貫通孔３２の開口部３２ａをキャップ状に塞ぐ樹脂３３を非貫通孔３２の内部に吸引して非貫通孔３２の内壁と表面絶縁膜２２の非貫通孔３２側に臨む表面とに樹脂３３を塗布する。
【００６７】
図５は、非貫通孔３２の内壁に樹脂３３を塗布する工程の概要を説明する図である。図５（ａ）では、チャンバ内の圧力を大気圧に徐々に戻し、樹脂３３によって閉塞された非貫通孔３２の内部空間の圧力が、チャンバ内の圧力よりも小さくなる圧力差を利用し、樹脂３３を非貫通孔３２の底部に向かって吸引する。樹脂３３が非貫通孔３２の内部へ吸引されることによって、非貫通孔３２の内壁（厳密には非貫通孔３２に臨む半導体基板２１の内壁）全体に樹脂３３が塗布される。
【００６８】
このとき、非貫通孔３２の開口部３２ａに庇状に迫り出した表面絶縁膜２２と、開口部３２ａ近傍における非貫通孔３２の内壁に挟まれた領域には、樹脂３３が濡れ広がる。さらに、樹脂３３が非貫通孔３２の底部へ吸引される際、樹脂３３に対する濡れの良い表面電極２３が非貫通孔３２の開口部３２ａ近傍に存在するので、樹脂３３に対する濡れ性に乏しいレジストパターン３１にはじかれた樹脂３３が表面電極２３に濡れることができる。またレジストパターン３１の樹脂３３に対する濡れ性を乏しくし、表面電極２３の樹脂３３に対する濡れ性を良くすることによって、樹脂３３を非貫通孔３２の底部に向かって吸引する際、レジストパターン３１上にわずかに付着していた樹脂３３の大部分が非貫通孔３２に向かって吸引され、表面電極２３上に付着した樹脂３３がアンカーとなるので、非貫通孔３２の開口部３２ａに近い内壁部分を露出することなく非貫通孔３２の内壁全体を覆うことができる。
【００６９】
また、印刷マスク３４のマスク開口部３４ａの中心と、非貫通孔３２の開口部３２ａの中心との位置がずれた場合であっても、樹脂３３が表面電極２３上に濡れ広がりやすく、レジストパターン３１上に濡れ広がりにくいので、供給された樹脂３３がレジストパターン３１上から表面電極２３側に戻るようになり、非貫通孔３２の開口部３２ａを樹脂３３で確実に閉塞することができる。
【００７０】
図５（ｂ）は、非貫通孔３２の内壁全体に樹脂３３が塗布された状態を上面図で示す。レジストパターン３１は樹脂３３に対する濡れ性が乏しいので、レジストパターン３１上に樹脂３３がほとんど残存しないけれども、レジストパターン３１のレジスト開口部３１ａの内方で露出している表面電極２３は、樹脂３３との濡れ性が良いので、その全体に樹脂３３が塗布され、非貫通孔３２の内部には、導電ペーストを充填する充分な容積の空隙３６が形成される。
【００７１】
ところで、レジストパターン３１のレジスト開口部３１ａの内方で露出している表面電極２３の領域幅Ｂが小さい場合、樹脂３３が濡れる対象が小さいので、非貫通孔３２の開口部３２ａの周辺に印刷される樹脂３３の量が少なくなり、非貫通孔３２の開口部３２ａを閉塞することができなくなる。
【００７２】
また、領域幅Ｂが大きい場合、樹脂３３の大半がレジストパターン３１のレジスト開口部３１ａの内方で露出している表面電極２３上に印刷され、非貫通孔３２の開口部３２ａをキャップ状に閉塞する樹脂３３の厚さが薄くなるので、チャンバ内の圧力を大気圧に戻して樹脂３３が非貫通孔３２の内部に吸引されるとき、樹脂３３によって形成されたキャップが破れ、非貫通孔３２の底部まで樹脂３３が達しないという問題が生じる。
【００７３】
したがって、表面電極開口部２３ａの径Ｒ１に対して最適なレジスト開口部３１ａの径Ｒ２を設計することが必要である。本実施例では、レジスト開口部３１ａの径Ｒ２を９５μｍとし、表面電極開口部２３ａの径Ｒ１を７５μｍとすることによって、歩留９９．５％以上で、非貫通孔３２の開口部３２ａを、樹脂３３によってキャップ状に閉塞するにように印刷した。
【００７４】
非貫通孔３２の内壁に樹脂３３を塗布した後、塗布した樹脂３３を硬化させて絶縁膜を形成する。この樹脂３３を硬化させる工程においては、非貫通孔３２の内壁に樹脂３３が塗布された半導体基板２１を、１６０℃に加熱したオーブンに投入し、１時間加熱して樹脂３３を硬化させて絶縁膜を形成する。このとき、半導体基板２１を上下逆さにした状態でオーブンに投入することが好ましい。半導体基板２１を上下逆さにすることによって、温度上昇に伴い粘度が低下した樹脂３３は、非貫通孔３２の底部から開口部３２ａに向かって流動するので、表面絶縁膜２２の非貫通孔３２に臨む側の表面に濡れ拡がることができる。
【００７５】
このように樹脂３３が熱硬化されて形成される非貫通孔３２（図１に示す半導体装置２０では貫通孔２５になる）の内壁を覆う絶縁膜（図１に示す内壁絶縁膜２６）は、さらに非貫通孔３２側に臨む表面絶縁膜２２の表面、およびレジスト開口部３１ａをとおして露出する表面電極２３の表面の一部を覆うように形成される。
【００７６】
樹脂３３を硬化させて内壁絶縁膜２６を形成した後、内壁絶縁膜２６が形成された非貫通孔３２内に導電材料を充填する工程が行われる。図６は、導電材料を充填する工程の概要を説明する図である。図６では、導電プラグ２７を形成するために、非貫通孔３２内部の空隙３６へ導電材料を充填する。導電材料としてとしては、たとえば数μｍから十数μｍ程度の粒径を有するＡｇ粒子を含有するＡｇペーストが用いられる。Ａｇペーストを非貫通孔３２内部の空隙３６へ印刷供給し、１６０℃程度の温度で加熱硬化を行うことによって導電プラグ２７を形成する。
【００７７】
図７は、キャップ金属層２４が形成された状態を示す図である。導電プラグ２７を形成した後、レジストパターン３１を剥離し、金属層２４ａを形成し、さらにフォトレジスト３７を形成して、金属層２４ａのパターニングを実施する。これらは、公知の手法により実現することができる。たとえば、市販のレジスト剥離液を用いてレジストパターン３１の剥離を行った後、スパッタ法を用いて、Ａｌなどの金属層２４ａを付着させ、さらにフォトレジスト３７を形成してウエットエッチング法で必要箇所以外の金属層２４ａを除去し、次いでフォトレジスト３７を除去することによって、キャップ金属層２４とする。
【００７８】
キャップ金属層２４まで形成された半導体基板２１の裏面２１ｂから半導体基板２１を後退させ、導電プラグ２７および内壁絶縁膜２６を外方に露出させることによって、貫通電極を形成する。この貫通電極を形成する工程は、公知の方法を用いて実行することができる。貫通電極を形成する工程では、ビア深さ（＝非貫通孔３２の深さ）が１６０μｍ程度であるので、裏面研削によって半導体基板２１の厚さを１００μｍ程度にした。貫通電極形成工程を行った後、半導体基板２１の裏面２１ｂに裏面絶縁膜２８を形成し、裏面配線２９を形成し、外部接続端子３０であるバンプ電極を形成するなどの裏面工程を実施し、前述の図１に示す半導体装置２０を得る。
【００７９】
半導体装置２０を積層接続して積層型半導体モジュールを得る。この積層型半導体モジュールは、１００μｍ程度にまで薄くした半導体基板２１を有する半導体装置２０が複数個積層されたものであるので、電子機器回路モジュールの省スペース化に大きく寄与できる。ひいては、その電子機器回路モジュールを搭載した電子機器、たとえば携帯情報機器の性能向上に大きく寄与することができる。
【００８０】
図８は本発明の実施の第２形態である半導体装置４０の基礎的部分の構成を示す断面図であり、図９は図８に示す半導体装置４０の製造方法の概要を説明する図である。本実施の形態の半導体装置４０は、実施の第１形態の半導体装置２０に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００８１】
半導体装置４０は、半導体基板２１の主面２１ａから裏面２１ｂへと貫通する貫通電極４１が、主面２１ａから裏面２１ｂへと貫通する貫通孔２５と、貫通孔２５の内壁を被覆する内壁絶縁膜２６と、内壁絶縁膜２６を覆うシード層４２と、めっき法によって形成される導電プラグ４３とを含んで構成されることを特徴とする。
【００８２】
図９（ａ）は、前述の図２から図５までの工程と同様にして、非貫通孔３２の内壁に内壁絶縁膜２６を形成し、レジストパターン３１を剥離した後、シード層４２を形成した状態を示す。シード層４２は、たとえばスパッタリング法によって、ＴｉとＣｕとを成膜することによって形成できる。次に、めっき用レジストパターン４４を形成し、電解Ｃｕめっき法によって、非貫通孔３２の内部において内壁絶縁膜２６で形成される空隙を充填する。このことによって、図９（ｂ）に示すめっきによる導電プラグ４３が形成される。その後、市販のレジスト剥離液を用いてめっき用レジストパターン４４を剥離し、さらにシード層４２を構成するＣｕとＴｉとのエッチング液を用いて、シード層４２の露出部分を除去することによって、図９（ｃ）に示す貫通電極４１が形成された状態を得る。
【００８３】
この後、実施の第１形態の半導体装置２０の製造と同様に、半導体基板２１の裏面２１ｂを、導電プラグ４３とシード層４２と内壁絶縁膜２６とが外方に露出するまで後退させる貫通電極形成工程を行い、さらに裏面絶縁膜２８を形成し、裏面配線２９を形成し、バンプ電極３０を形成するなどの裏面工程を実施し、前述の図８に示す半導体装置４０を得る。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の第１形態である半導体装置２０の基礎的部分の構成を示す断面図である。
【図２】半導体基板２１に表面絶縁膜２２と表面電極２３とが形成されている状態を示す図である。
【図３】半導体基板２１にレジストパターン３１を形成した状態を示す図である。
【図４】印刷工程の概要を説明する図である。
【図５】非貫通孔３２の内壁に樹脂３３を塗布する工程の概要を説明する図である。
【図６】導電材料を充填する工程の概要を説明する図である。
【図７】キャップ金属層２４が形成された状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の第２形態である半導体装置４０の基礎的部分の構成を示す断面図である。
【図９】図８に示す半導体装置４０の製造方法の概要を説明する図である。
【図１０】積層型半導体モジュール１の主要な構造を例示する断面図である。
【図１１】従来技術の絶縁膜の形成方法における問題点を説明する図である。
【図１２】従来技術の絶縁膜の形成方法における問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００８５】
２０，４０  半導体装置
２１  半導体基板
２２  表面絶縁膜
２３  表面電極
２４  キャップ金属層
２５，３２  （非）貫通孔
２６  内壁絶縁膜
２７，４３  導電プラグ
２８  裏面絶縁膜
２９  裏面配線
３０  外部接続端子
３１  レジストパターン
３３  絶縁材料
３７  フォトレジスト
４１  貫通電極
４２  シード層
４４  めっき用レジストパターン
【図１】
2006269968.tif 000005
【図２】
2006269968.tif 000006
【図３】
2006269968.tif 000007
【図４】
2006269968.tif 000008
【図５】
2006269968.tif 000009
【図６】
2006269968.tif 000010
【図７】
2006269968.tif 000011
【図８】
2006269968.tif 000012
【図９】
2006269968.tif 000013
【図１０】
2006269968.tif 000014
【図１１】
2006269968.tif 000015
【図１２】
2006269968.tif 000016